【标准电动势计算公式】在电化学中，标准电动势（Standard Electromotive Force, 简称 E°）是衡量一个原电池在标准条件下（温度25°C，压力1 atm，浓度为1 mol/L）产生电能能力的重要参数。通过标准电动势的计算，可以判断氧化还原反应是否自发进行，并预测电池的电压。
标准电动势的计算主要依赖于标准电极电势（Standard Electrode Potential）。每种物质在特定条件下的电极电势可以通过实验测定，并以氢电极（标准氢电极，SHE）为参考点，给出其标准电极电势值。
一、标准电动势的计算公式
标准电动势（E°cell）的计算公式如下：
$$
E^\circ_{\text{cell}} = E^\circ_{\text{cathode}} - E^\circ_{\text{anode}}
$$
其中：
- $ E^\circ_{\text{cathode}} $ 是阴极的标准电极电势；
- $ E^\circ_{\text{anode}} $ 是阳极的标准电极电势。
注意：在计算时，阳极发生的是氧化反应，而阴极发生的是还原反应。因此，若阳极的电极电势为负值，则其对总电动势的贡献为正值。
二、常见物质的标准电极电势表（25°C）
| 物质 | 反应式 | 标准电极电势 $ E^\circ $ (V) |
| H⁺/H₂ | $ 2H^+ + 2e^- \rightarrow H_2 $ | 0.00 |
| Ag⁺/Ag | $ Ag^+ + e^- \rightarrow Ag $ | 0.80 |
| Cu²+/Cu | $ Cu^{2+} + 2e^- \rightarrow Cu $ | 0.34 |
| Fe³+/Fe²+ | $ Fe^{3+} + e^- \rightarrow Fe^{2+} $ | 0.77 |
| Zn²+/Zn | $ Zn^{2+} + 2e^- \rightarrow Zn $ | -0.76 |
| Mg²+/Mg | $ Mg^{2+} + 2e^- \rightarrow Mg $ | -2.37 |
| Al³+/Al | $ Al^{3+} + 3e^- \rightarrow Al $ | -1.66 |
三、实例分析
例如，将锌和铜组成原电池：
- 阳极（Zn）：$ Zn \rightarrow Zn^{2+} + 2e^- $（氧化）
- 阴极（Cu）：$ Cu^{2+} + 2e^- \rightarrow Cu $（还原）
根据表格数据：
- $ E^\circ_{\text{Zn}} = -0.76 $ V
- $ E^\circ_{\text{Cu}} = 0.34 $ V
代入公式：
$$
E^\circ_{\text{cell}} = 0.34 - (-0.76) = 1.10 \, \text{V}
$$
该电池在标准条件下可提供1.10伏特的电动势。
四、总结
标准电动势的计算是电化学中的基础内容，通过对标准电极电势的对比，可以判断反应的方向与能量变化。掌握这一计算方法有助于理解电池的工作原理及实际应用。在实际操作中，还需注意温度、浓度等因素对电势的影响，但在标准条件下，上述公式具有较高的准确性。
